恆星是由分子云中的氣體和塵埃通過一系列複雜過程形成，而這些複雜的過程目前只被部分理解，這些雲的演化驅動著宇宙中恆星種群的演化。在過去的幾十年裡，研究恆星形成的天文學家們集中精力研究幾個活躍的恆星形成區域：太陽鄰域、銀河系的圓盤和鄰近的麥哲倫雲星系。
然而，這種環境範圍是有限的，不能代表宇宙中大多數恆星形成的條件。例如，在這些局部環境中，氣體的密度、壓力和運動遠低於人們認為在大約100億年前宇宙恆星形成高峰時期存在的氣體密度、壓力和運動。
博科園：此外，不同的條件使得理清演化效應變得困難。最近，利用亞毫米陣列和阿爾瑪望遠鏡等設備對不同波長的星系平面進行了廣泛的觀測，這使得研究中心分子帶(CMZ)的雲演化和恆星形成成為可能。CfA天文學家Eric Keto和張啟洲以及同事在CMZ環境下對大質量分子云進行了一系列的計算機模擬，目的是描述它們在這個稠密、複雜區域內圍繞星系中心旋轉時的形態和運動演化。這些計算是第一次專門針對CMZ脊雲的建模，並與最近的觀測結果進行了比較。
（圖示）伊拉克/斯皮策太空望遠鏡拍攝的銀河系中心紅外圖像。紅外線穿透了大部分塵埃，揭示了擁擠的星系中心區域的恆星。較老、較冷的星星是藍色的；紅塵雲與恆星託兒所中的年輕恆星有關。銀河系中心位於大約26,000光年之外，朝向人馬座。這幅圖像跨越了一個叫做環分子帶的區域，新模擬似乎解決了圍繞該區域分子云的性質和演化的一些謎團。圖片：Susan Stolovy (SSC/Caltech) et al., NASA SPitzer/IRAC
研究小組發現，CMZ環境導致雲層被壓縮，壓力和剪切力使雲層破碎，形成細絲和紡絲等類似薄餅的結構。模擬能夠重現關鍵的觀測特徵，比如“磚”，一種非常密集、扁平的分子云，儘管它的氣體密度很高，但缺乏恆星形成活動；模擬可以模擬它的一般形態、傾角和速度梯度。結果表明，星系中心附近分子云的演化與其軌道動力學密切相關。當伴隨著氣體的增加，這些雲可以進化產生在許多星系核中觀察到的星暴。
由於外引力勢的顯著影響，星系中心分子云的演化被認為與星系盤中分子云的演化不同。研究提出了一組分子云在中心分子帶(星系中心∼500pc)的100-pc流上繞軌道運行的數值模擬，並描述了它們隨背景勢和偏心軌道運動的形態和運動演化。發現這些雲是由強剪切和力矩、潮汐和幾何變形以及它們通過軌道週中心形成。在模擬中，這些機制控制雲的大小、縱橫比、位置角、絲狀結構、柱密度、速度色散、視線速度梯度、自旋角動量和運動學複雜性。通過將這些預測與星系中心“塵埃脊”上的雲的觀測結果進行比較，發現模擬很自然地再現了一系列重要的觀測形態和運動特徵。
這些特徵可以用人們熟知的物理機制來解釋，研究人員認為，氣體雲在星系中心區域的吸積，也就是旋轉曲線翻轉、潮場完全壓縮的地方，伴隨著氣體雲的動力變化，導致坍縮和恆星的形成。這可以產生一個具有共同起始點的雲塌演化過程，該起始點要麼標誌著吸積到潮壓區域的時間，要麼標誌著最近的週中心通道時間。這些過程加在一起可能會自然地產生同步星暴，這些星暴可以在許多(額外的)星系核中觀察到。
博科園-科學科普｜研究/來自: 哈佛史密森尼天體物理中心
參考期刊文獻:《皇家天文學會月刊》
DOI: 10.1093/mnras/stz381
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